固定床生物活性炭吸附天然有机物及其模型化研究

以日本长良川原水为研究对象,提高水处理出水水质为目标,研究了生物活性炭(BAC)小柱对原水中天然有机物(NOM)的去除效果。比较了不同NOM进水浓度时BAC小柱对其的去除率,研究了小柱层内及出水中NOM的相对分子量分布随着通水时间增加的变化情况,并利用结合了理想吸附溶液理论(IAST)的平推流表面扩散模型对出水中NOM的浓度进行模拟。结果表明,BAC小柱对不同浓度原水中NOM的去除率均高于相同试验条件下的粒状活性炭(GAC)小柱;BAC小柱对相对分子量分布为1000~5200g/mol内各分子量区间的有机物均可去除;平推流表面扩散模型对试验数据拟合结果较好。     

不同粒径粉末活性炭对水中天然有机物吸附性能的比较研究

以吸附去除微污染水中天然有机物(natural organic matter,NOM)为目标,考察了粉末活性炭(PAC)在10~100μm内的粒径变化对其吸附性能的影响,并探讨了PAC粒径变化对不同相对分子质量NOM组分的分级吸附特性.3种不同粒径的PAC由市售PAC经过研磨筛分获得,按照中值粒径(d50)从小到大依次为:PAC-1(19μm)、PAC-2(46μm)和PAC-3(76μm).吸附实验结果表明,无论对模拟水样还是实际微污染水体中的NOM,随着PAC粒径的减小,PAC对NOM的吸附容量和吸附速率都显著提高.小粒径PAC吸附速率的增加一方面是由于粒径减小导致的有效吸附位点的增加,另一方面粒径减小也使得吸附质分子到达活性炭表面吸附位点的距离减小;而吸附容量的增加主要是由于粒径较小的PAC具有更大的外层比表面积和中孔孔容,有效减弱了相对分子质量大的NOM对活性炭的孔阻塞效应.此外,PAC粒径减小能显著增强其对天然水体中相对分子质量大于2 000的有机物组分的吸附,而对相对分子质量小于800的有机物组分的吸附影响相对较小.     

活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究

活性炭被用于处理水中多种痕量重金属离子和微量有机物。但在一定的条件下活性炭对一些污染物的吸附去除率很低,为了更好的理解和预测活性炭对水中微污染物的吸附行为,本文对活性炭吸附模式和机理方面的研究进行了综述。活性炭比表面积大,微孔结构丰富,其表面含有丰富的含氧官能团（羧基,酚羟基、羰基、内酯基）活性炭对污染物质的吸附受吸附剂的性质、吸附质的性质和溶液性质等因素的影响。对于金属离子Langmuir和Freundlich模式是活性炭吸附重金属离子的经典经验模式,但表面络合模式能更好的描述变化条件下的吸附现象。活性炭吸附金属离子的主要作用是静电作用和离子交换作用。对于有机物稀溶液条件下的吸附多符舍Freundlich模式。给一受电子作用、扩散作用、静电作用是主要的作用机制。pH对金属离子和有机物的吸附有重要的影响,腐植酸对金属离子有吸附竞争作用。     

在磁场中活性炭吸附有机物的研究

将磁化技术引入吸附过程中，考察了磁场处理对活性炭吸附苯、硝基苯、苯甲酸、氯苯和苯酚的影响．结果表明，预磁处理能使非极性物质苯和极性较小的氯苯、苯酚在活性炭上的吸附容量减小，而使极性较大的苯甲酸和有NO2基团的硝基苯的吸附容量增大．增大磁场强度能加强苯和苯甲酸的磁处理效果。     

表面化学改性活性炭对有机物吸附的研究进展

综述了国内外学者对氧化改性和还原改性活性炭吸附有机物的研究进展。氧化改性和还原改性活性炭的比表面积、表面官能团和表面pHpzc都发生了变化,因此对液态和气态有机物的吸附发生变化。吸附机理主要是通过改变三种力的作用形式和大小,即扩散力、供-受电子机制和静电作用。氧化改性活性炭不利于吸附水溶液中的有机物,还原改性活性炭有利于吸附水溶液中的有机物,氧化改性和还原改性活性炭都有利于吸附气态中极性有机物。     

磁化技术对活性炭吸附有机物影响的机理探讨

在有无磁场的条件下，做活性炭吸附有机物的对比实验，从苯、苯酚、氯苯，硝基苯和苯甲酸5种有机物的吸附等温线及其Langmuir吸附等温式的拟和情况可见，一定磁场条件下的预磁处理并不改变活性炭吸附这几种有机物的吸附类型，但会在磁处理而破坏水的结构，增大水的极性，增大水的极性，从而依物质的极性大小改变吸附容量的大小，增大增场的强度能加强苯和苯甲酸的磁处理效果。     

活性炭吸附石化二级出水有机物去除特性研究

采用活性炭对某石化二级出水进行吸附研究,考察了静态和动态试验下,活性炭对石化废水二级出水COD的去除效果,并讨论了吸附前后水中有机物的组分和相对分子质量的变化.结果表明:静态试验中,活性炭对石化废水二级出水的COD的饱和吸附量为1.1 mg·g-1,吸附速率为0.7 mg·min-1;通过动态试验得到了吸附的最佳条件,即HRT=1 h,水力负荷为0.76 m3·m-2·h-1,此时COD的去除率可达49.9%,出水COD低于50 mg·L-1.相对分子质量分级和树脂分级分析结果表明,活性炭对石化废水二级出水中相对分子质量小于5000的小分子有机物有较好的吸附效果,该组分被活性炭吸附的COD所占比例为59.72%,活性炭吸附作用对水中不同相对分子质量有机物分布影响不大;活性炭对石化废水中有机物组分的去除效果排序依次为:疏水碱性物质(HOB)疏水酸性物质(HOA)亲水中性物质(HIS)疏水中性物质(HON),对HOB和HOA的去除率可达到79%和61%,对HIS和HON的去除效果不佳.     

中孔结构对活性炭吸附卷烟烟气中有机物的影响

卷烟烟气中复杂化合物对大气环境的污染已经引起了全世界的关注.因此,本文以颗粒活性炭为原料,通过硝酸钙、水蒸气调控得到比表面积、微孔容量丰富且含有较高中孔率的介孔活性炭,研究了孔结构对三醋酸甘油酯和挥发性有机物吸附的影响.结果表明:活性炭对三醋酸甘油酯的吸附主要受到比表面积和微孔的影响,中孔对其吸附性能没有太明显的作用;中孔结构对苯、甲苯、丙酮的吸附可以起到明显的通道效应,大大提高了活性炭对挥发性有机物的去除能力.     

三醋酸甘油酯在活性炭上的吸附特性

三醋酸甘油酯在卷烟中主要作为醋酸纤维过滤嘴的增塑剂使用。在不同的温度和相对湿度条件下,研究活性炭对三醋酸甘油酯的吸附机理,探讨了活性炭的孔结构对其吸附性能的影响。结果表明:活性炭吸附三醋酸甘油酯符合Langmuir模型,其饱和吸附量为333 mg/g;高温有利于吸附三醋酸甘油酯,而增加湿度则抑制了三醋酸甘油酯的吸附;在一定范围内,当活性炭孔面积大于三醋酸甘油酯最小截面积的2.8倍时,活性炭对三醋酸甘油酯的吸附量增多,反之减少。因此,较大的微孔孔径有利于活性炭吸附三醋酸甘油酯。     

不同活性炭对水中微量药物萘普生的吸附规律研究

从吸附平衡、吸附动力学、吸附等温式和吸附热力学等方面详细考察了煤质炭(MAC)、杏壳炭(XAC)和椰壳炭(YAC)对水中微量药物萘普生(Naproxen,NAP)的吸附去除效能和作用机理.实验结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附平衡时间大致为24h,平衡吸附量相应分别为8.23mg·g-1、7.92mg·g-1、6.52mg·g-1;这3种活性炭对NAP的吸附过程均符合假二级反应动力学方程,且吸附速率受到膜扩散和内扩散作用的共同限制;相较而言NAP的吸附行为更符合Langmuir等温式;吸附热力学计算结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附去除机理为化学吸附和物理吸附的共同作用,且化学吸附作用大于物理吸附;NAP在3种活性炭上的吸附作用均为自发进行的不可逆吸热反应.     

基于孔结构调控强化BEAC工艺生物降解效能

为进一步提升生物增强活性炭工艺（BEAC）中炭表面的功能菌载持量及生物降解活性,通过CO₂接触氧化与深度活化相结合的压块炭制备改进工艺对煤质净水炭的孔结构进行调控.结果表明：基于改进工艺制备的XHIT型炭的中孔容积（0.7041cm³/g）及中孔容积率（63.95%）显著提高,其表面复合功能菌初始固定化生物量达到9.13mmol/g（以P计）,增殖速率为2.123mmol/（g·d）（以P计）.深度活化产生的高含氧量（9.96%）显著降低了XHIT型炭表面吸附作用对水中溶解氧亲和度（（0.42±0.07）mg DO/L）,功能菌生物降解对水中溶解氧的利用效率达到91.17%.基于XHIT型炭构建的BEAC工艺（通水倍数为39.50m³/kg）对松花江水源水中的微量有机污染物（COD_Mn）的平均去除率达到（70.65±15.22）%,有机污染物累积去除量达到94655.50mg COD_Mn/kg炭.     

有机酸-铁改性活性炭去除饮用水中的砷

利用有机酸(柠檬酸和EDTA)螯合铁加载来改性活性炭,采用动态活性炭小柱进行吸附穿透实验来检测改性后活性炭对砷的吸附能力.研究表明,加载到活性炭上的铁的量随着有机酸和铁浓度增加而增加,在EDTA和铁的浓度分别为0.1mol/L时,活性炭上的铁含量从未加载时的0.24%升至6.18%.改性后的活性炭对砷吸附能力有显著增加,EDTA-Fe改性后的活性炭对As(V)和As(III)穿透时,运行的床体积达到未改性活性炭的10倍.一般情况下,低pH对As(V)的吸附有利.在水体常见pH值范围内(pH 6~9),As(III)的吸附受到影响较小.活性炭上用有机酸螯合法加载的铁大部分以不定形的形式存在,且晶体化效果不明显.     

颗粒活性炭吸附工艺对水体中甲基叔丁基醚的去除

通过批式平衡实验考察了各种材质活性炭对MTBE的最大吸附容量以及吸附的影响因素.结果表明各活性炭的吸附能力依次为JHBG1>JHBG2>GCN8303F300>YK>Bamboo,其中2种国产竹炭JHBG1和JHBG2对低浓度污染的地下水处理时的理论耗炭量分别为0.14和0.18g/L;水体中天然有机物对MTBE有一定的竞争吸附,丹宁酸值较大的活性炭比较有利于地下水中MTBE的去除.采用连续流的微型快速穿透实验(MCRB)考察了活性炭的吸附容量利用率,结果证明活性炭吸附可以作为一种有效的地下水中MTBE的去除工艺,这为MTBE污染场地的异位修复提供一个实际可行的参考.     

西维因在活性炭及草木灰上的吸附及解吸特性

在详细表征活性炭(AC)、草木灰(PA)和沉积物(S)表面性质及化学组成的基础上,研究他们对农药西维因的吸附等温线及吸附和解吸动力学特征.结果表明,化学组成类似,孔隙结构不同的碳吸附剂所遵循的吸附机理不同.介孔分布较多的AC吸附机理复杂,介孔分布较少的PA以线性分配作用为主,AC对西维因的吸附量远大于PA,表面积标化饱和吸附量显示,表面积是影响吸附量的关键因素.AC对西维因的解吸量远小于吸附量,与PA的解吸量相当,PA的解吸量与吸附量相近,且解吸动力学数据均能用准一级动力学方程拟合,说明以分配作用黏附于碳吸附剂上的西维因可能又以分配的形式解吸.沉积物(S)中掺混AC和PA后,对西维因的吸附量增加,解吸量降低,证明AC和PA均具有应用于污染沉积物治理的潜力,但复杂的沉积物体系使得吸附并非简单的叠加.     

污泥基活性炭-甲醇工质对吸附/解吸特性

将市政生物污泥资源转化与吸附制冷能效提升相交叉融合,通过炭素前驱体进行复配、KOH催化炭化及磷酸催化活化相结合的压块炭改进工艺对污泥基活性炭的孔结构进行原位调控,制备了4种新型污泥基活性炭(WNC-4/3/2/1);对比研究了以污泥炭和甲醇制冷剂为工质对的吸附制冷床的吸附/脱附循环、制冷量及制冷功率变化特性.结果 表明...     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.